- •1. Основные понятия, термины и определения 8
- •2. Количественные показатели аппаратурной надежности асоиу 27
- •3. Математические модели надежности аппаратуры асоиу 41
- •4. Расчет надежности невосстанавливаемой аппаратуры асоиу на этапе проектирования 49
- •5. Расчет надежности ремонтируемых систем 63
- •6. Основы моделирования и расчета надежности программных средств 73
- •7. Основы эргономики асоиу 87
- •8. Основы организации испытаний асоиу на надежность 107
- •9. Основные принципы обеспечения качества промышленной продукции 117
- •Введение
- •1. Основные понятия, термины и определения
- •1.1. Система и ее элементы
- •1.2. Основные функции асоиу
- •1.3. Понятия надежности и отказа системы (элемента)
- •1.4. Основные определения в области качества и надежности программного обеспечения (по) асоиу
- •1.5. Основные определения в области надежности подсистемы человек-оператор асоиу
- •1.6. Факторы, влияющие на надежность асоиу
- •1.6.1. Контроль технического состояния асоиу в процессе эксплуатации
- •1.6.2. Влияние внешних воздействующих факторов при эксплуатации асоиу
- •1.7. Проблема стандартизации в области надежности и качества
- •2. Количественные показатели аппаратурной надежности асоиу
- •2.1. Основные показатели надежности невосстанавливаемых объектов
- •2.1.1. Вероятность безотказной работы
- •2.1.2. Вероятность отказа
- •2.1.3. Средняя наработка до отказа
- •2.1.4. Интенсивность отказов
- •2.2. Показатели надежности восстанавливаемых объектов
- •2.2.1. Показатели безотказности восстанавливаемых объектов
- •2.2.1.1. Параметр потока отказов
- •2.2.1.2. Средняя наработка на отказ объекта
- •2.2.2. Показатели ремонтопригодности
- •2.2.2.1. Вероятность восстановления
- •2.2.2.2. Среднее время восстановления
- •2.2.2.3. Интенсивность восстановления
- •2.2.3. Показатели долговечности
- •Комплексные показатели надежности
- •2.3.1. Коэффициент готовности
- •2.3.2. Коэффициент оперативной готовности
- •2.3.3. Коэффициент технического использования
- •Коэффициент сохранения эффективности
- •3. Математические модели надежности аппаратуры асоиу
- •3.1. Модели потоков событий
- •3.1.1. Простейший поток отказов
- •3.1.2. Потоки Эрланга
- •3.2. Законы распределения дискретных случайных величин
- •3.2.1. Биномиальный закон распределения числа появления события а в m независимых испытаниях
- •3.2.2. Пуассоновское распределение появления n событий за время t
- •3.3. Законы распределения непрерывных случайных величин
- •3.3.1. Экспоненциальное распределение
- •3.3.2. Нормальное распределение
- •3.3.3. Гамма-распределение
- •3.4. Модели случайных процессов
- •3.3.1. Марковские процессы
- •4. Расчет надежности невосстанавливаемой аппаратуры асоиу на этапе проектирования
- •4.1. Составление логических схем
- •4.2. Расчет надежности нерезервированной невосстанавливаемой системы
- •Учет влияния режимов работы элементов на надежность
- •4.4. Расчет надежности невосстанавливаемых резервированных систем
- •4.4.1. Резервирование с целой кратностью с постоянно включенным резервом или нагруженное резервирование замещением с абсолютно надежными переключателями
- •4.4.1.1. Общее резервирование
- •4.4.1.2. Раздельное резервирование
- •4.4.1.3. Общее резервирование с дробной кратностью
- •4.4.2. Резервирование замещением ненагруженное и облегченное с абсолютно надёжными переключателями
- •4.4.2.1.Общее ненагруженное резервирование замещением
- •4.4.2.2. Облегченное резервирование замещением
- •В случае показательного распределения наработки до отказа
- •4.4.3. Резервирование с учетом надежности переключателей
- •4.4.4. Скользящее резервирование
- •5. Расчет надежности ремонтируемых систем
- •5.1. Общая характеристика методов расчета надежности ремонтируемых систем
- •Вычисление функций готовности и простоя нерезервированных систем
- •5.3. Особенности расчета резервированных систем
- •5.3.1. Ненагруженное резервирование с восстановлением
- •5.3.2. Нагруженное резервирование замещением
- •Расчет надежности восстанавливаемых систем, перерывы в работе которых в процессе эксплуатации недопустимы
- •Примеры решения типовых задач
- •Основы моделирования и расчета надежности программных средств
- •6.1. Модель анализа надежности программных средств
- •6.2. Статистика ошибок по асоиу
- •6.3. Количественные характеристики надежности по асоиу
- •6.4. Модели надежности программного обеспечения
- •6.4.1. О возможности построения априорных мнп
- •6.4.2. Непрерывные эмпирические модели надежности по (нэмп)
- •6.4.3. Дискретные эмпирические модели надежности по (дэмп)
- •6.5. Способы обеспечения и повышения надежности по
- •6.5.1. Основы организации тестирования программ
- •6.5.1.1. Особенности тестирования « белого ящика»
- •6.5.1.2. Особенности функционального тестирования по ( методы тестирования «черного ящика»)
- •6.5.1.3. Организация процесса тестирования программного обеспечения
- •6.5.2. Способы оперативного повышения надежности по
- •Основы эргономики асоиу
- •7.1. Основные понятия и определения
- •7.2. Классификация эргономических методов исследования
- •7.3. Характеристика деятельности человека-оператора технических систем
- •7.4. Влияние человека - оператора на надежность асоиу
- •Показатели безошибочности человека-оператора
- •7.4.2. Способы борьбы с ошибками оператора
- •7.5. Проектирование дружественных пользователю вычислительных систем
- •7.5.1. Эргономика средств ввода информации
- •7.5.2. Работа с дисплеями и требования к ним
- •7.5.3. Организация компьютеризованных рабочих мест
- •7.6. Организация диалога человека и эвм
- •8. Основы организации испытаний асоиу на надежность
- •8.1. Виды испытаний на надежность
- •Принципиальные особенности организации испытаний на надежность асоиу
- •Основы организации определительных испытаний на надежность
- •8.3.1. Точечные оценки показателей безотказности и ремонтопригодности
- •8.3.2. Оценка показателей надежности доверительным интервалом
- •8.3.2.1. Определение доверительного интервала для средней наработки на отказ
- •8.3.2.2. Определение доверительного интервала для вероятности безотказной работы по числу обнаруженных при испытаниях отказов
- •8.4. Основы организации контрольных испытаний
- •9. Основные принципы обеспечения качества промышленной продукции
- •9.1. Современная концепция обеспечения качества продукции
- •Наименование детали
- •Два подхода к контролю за качеством продукции
- •Заключение
6.5.2. Способы оперативного повышения надежности по
Рассмотрим способы оперативного повышения надежности ПО (см. рис. 6.1). Под временной избыточностью понимается резерв времени, который имеет ПО (или аппаратура) для выполнения требуемой функции системой. В этом случае при сбое ПО ( или аппаратуры) можно повторить выполнение заданного ПО.
Для организации программного резервирования [6.7] подготавливаются две или несколько версий решения одной и той же задачи. Желательно, чтобы эти версии значительно отличались друг от друга, т.е. основывались на различных алгоритмах или, по крайней мере, выполнялись разными программистами. Маловероятно, что возможные ошибки различных версий программ совпадут. Далее параллельно или последовательно во времени рассматривают выполнение версий ПО непосредственно в процессе эксплуатации. Если версий программ две, то говорят о дуальном программировании, иначе (при нескольких подготовленных вариантах ПО) выполняется n-версионное программирование.
При дуальном программировании, если обнаруживается расхождение результатов (результаты сравниваются соответствующими аппаратными или программными средствами), необходимо определить по каким-либо дополнительным критериям, какой из результатов правильный и отбросить другой результат. При n-версионном программировании правильный результат выбирается по мажоритарному признаку (см. п. 4).
Программное резервирование требует избыток оборудования или времени для вычислений, если версии ПО выполняются последовательно во времени. Такое программирование целесообразно использовать, если имеет место нагруженное резервирование аппаратуры АСОИУ.
Часто используется модифицированное дуальное программирование, где наряду с достаточно точной, но сложной программой, используется менее точная, но простая резервная программа. Если при одинаковых исходных данных результаты работы двух ПО отличаются на величину, большую допустимой погрешности, предполагают, что имеет место отказ в основной программе, как менее надежной. В качестве правильного результата принимается результат, полученный при помощи резервной программы.
Рассмотренные методы резервирования применимы как для программ пользователя, так и для операционных систем. Так, для мультипрограммной обработки используются виртуальные машины, которые создают для пользователя иллюзию работы каждой программы на отдельной машине со своей ОС. Все методы программного резервирования не экономичны, как в смысле использования труда программиста, так и в смысле затрат памяти ЭВМ, аппаратуры и времени.
Существует более экономный способ повышения надежности ПО – метод контрольных функций. При этом методе наряду с вычисляемой функцией по иной программе определяется другая функция, находящаяся с основной функцией в определенных соотношениях. Эти соотношения позволяют не только обнаружить отказ в ПО, но и восстановить искаженный результат. Простейшим примером применения метода контрольных функций является вычисление функций sin x и cos x по отдельным программам. Контрольным соотношением в данном случае будет соотношение sin2 x + cos2 x = 1.
Метод контрольных функций, рассмотренный в общем виде, является обобщением методов избыточного кодирования с обнаружением и исправлением ошибок. Он позволяет исправлять не элемент кода, а вычисляемую функцию, содержащую ошибку.
Библиографический список
Липаев В.В. Надежность программного обеспечения / В.В. Липаев. М.: Наука, 1998.
Орлов С. А. Технологии разработки программного обеспечения: учебник для вузов / С. А. Орлов. СПб.: Питер, 2004.
Майерс Г. Надежность программного обеспечения / Г. Майерс. М.: Мир, 1980.
Липаев В.В. Методы обеспечения качества крупномасштабных программных средств / В.В. Липаев. М.: Сантег, 2003.
Пальчун Б.П. Оценка надежности программного обеспечения / Б.П. Пальчун, Р.М. Юсупов. СПб.: Наука, 1994.
Капбертсон Р. Быстрое тестирование: пер. с англ. / Р. Капбертсон, К. Браун, Г. Кобб. М.: Издательский дом « Вильямс», 2002.
Иыуду К.А. Надежность, контроль и диагностика вычислительных машин и систем / К.А. Иыуду. М.: Высшая школа, 1989.
Гнеденко Б.В. Математические основы теории надежности / Б.В. Гнеденко, Ю.К. Беляев, А.Д. Соловьев. М.: Наука, 1966.